無線RS232數據采集系統的開發與應用

孫晶晶

一個典型的數據采集系統由檢測儀、RS232通訊接口、RS232通訊總線、RS485-RS232轉換器、上位計算機等組成、數據采集儀通過RS232總線向上位機傳送數據。本項目研究的是將RS232總線轉換為無線傳輸模式，即實現無線RS232數據采集系統。在很多控制系統中一涉及到傳統的采集必然要投入大量的人力和物力進行布線。無線RS232數據采集系統具有低功耗、高可靠性、多信道、高抗干擾能力和低誤碼率等優點，可實現點到點或點到多點得數據通訊，節約了人力物力。

一、研究開發方案及技術路線

1.硬件連接

對一個具有RS232接口的檢測儀器，如果用TX表示設備端口上數據發送（數據離開功能塊）的端子，用RX表示設備端口上數據接收（數據進入功能塊）的端子，則設備A與設備B之間可通過RS232串口總線連接起來。

如果將串口連線也看成一個兩端口的設備并把這兩個端口的端子做標注，則兩個設備通過方框內的連線進行串口通訊的連接如圖1所示。

如果用無線數傳模塊替代串口連接線，則設備A與設備B之間的通信連接如圖2所示。

對比圖1與圖2可以看出如果將兩個無線模塊組成的無線信道也看成是一個兩端口的設備，則對設備A與設備B而言，串口通訊時有線連接與無線連接的端子對應關系是一樣的。

2.無線與有線連接的區別

用無線信道替代有線連接后的通信程序與有線連接下的通信程序的編制基本相同，不同點只有如下三點。在注意以下三點的基礎上使用無線數傳模塊時我們可以把兩個無線模塊組成的系統視為一段連線。

①有線連接的通訊程序中串口幀格式、串口速率可任意設置。連接線本身對上述兩個參數無任何限制。

數傳模塊的串口幀格式、串口速率為一固定值，串口幀格式可設置成（1，8，1）或（1，9，1）。串口速率為固定的如F49P的速率是9600bit/s、D21DM模塊的速率是1200bit/s。使用無線模塊的通信程序在這兩個參數上應與模塊一致。

②如果是設備A發出數據，設備B接收數據。有線連接時發端發出數據的時刻與收端收到數據的時刻無時間間隔（間隔時間很小，可忽略不計）。

因為無線模塊在發送數據時要進行收發轉換及時鐘同步，無線通信時設備A發出數據的時刻與設備收到數據的時刻有時間間隔。這個時間間隔就叫延時時間記為T。如F49P的T為8ms，D21DM的T為138ms。

若用戶使用的上位機是有固定通信程序的設備，則要看通信程序中等待時間的余量是否超過T=16ms。若超過則不用更改通信程序。若不超過則要更改通信程序使等待時間的余量超過T=16ms。絕大多數的有固定通信程序的設備的等待時間的余量都超過T=16ms。

③有線連接時串口通信是全雙工

二、應用實例

本文以無線RS232水位采集系統的應用為例，介紹無線RS232通訊的應用實際過程。

1.硬件部分

無線RS232水位采集系統的硬件部分由帶RS232接口的水位儀、無線收發模塊、上機機等組成，其組成框圖如圖5所示。

無線模塊：無線數傳模塊采用上海桑銳電子科技有限公司生產的SRWF-501-50模塊，其主要特點是利用兩個無線通訊模塊（假定模塊1為W1，模塊二為W2）分別接入上位機（電腦）與下位機（現場水位儀），利用模塊他語言開發。

本次軟件系統的開發用了兩種開發工具，一種用VB開發制作而成，另一種用組態軟件MCGS開發而成。

由于MCGS軟件的局限性，沒有即時數據表格控件，相比較還是用VB開發的系統使用起來更加簡便。

使用VB開發軟件過程中需注意：讀取水位儀數據過程中應給出延時時間，如果多臺水位儀采集數據，延時相應增加。

三、結語

傳統的RS232總線的通信方式中傳輸距離是有限制的，有線的傳輸距離大概只有10～15m，在檢測系統中采用無線收發模塊代替傳統的RS232通信線的，而無線模塊的通信是半雙工的。

既然無線模塊發射數據時模塊不能接收數據，接收數據時模塊不能發射數據。因此在通信編程時應將收發的時間錯開。

一般問答式的通信程序收發的時間均是錯開的。

3.點對多點連接

通常自動化控制系統采用點對多點的通信方式，在點對多點的通信方式中若用有線RS232連接,所有從設備連接在RS232通信總線上,連接示意圖如圖3所示。

若用無線數傳模塊替代有線連接即采用無線RS232通信方式，所有從設備與主設備的連接關系變成點到多點的連接方式，如圖4所示。之間實現無線通訊。下位機（水位儀）直接與無線模塊相（W1）連接，與下位機相接的無線模塊（W1）內置有9針連接器，其中有兩端是電源端（連接器的1、2端），供電是通過內置的一個5V電源來提供，另有兩端（連接器的6、7針）與現場水位儀的AB端相連。上位機（電腦）與另一模塊（W2）相連，上位機的無線模塊通過電腦USB口供電并接入電腦232端口，這樣連接即可實現上下位機之間的無線水位通訊。

SRWF-501-50模塊的特點是接口的速率是固定的，這是由硬件決定的，校驗方式可以通過連接器的條線來實現。

2.軟件開發

上位機軟件可采用VB、VC或其路，根據無線模塊的功率大小傳輸距離可以大大提高。

無線數據采集系統的數據采集是利用兩個無線數傳模塊進行通訊的，無線數傳模塊在國內外應用非常廣泛，它適用于點對點、一點對多點、多點對多點的無線數據傳輸系統，如電力負荷監控、配網自動化、水文水情測報、自來水管網監測、城市路燈監控、防空警報控制、鐵路信號監控、鐵路供水集中控制、輸油供氣管網監測、GPS定位系統、遠程抄表、污水處理等工業自動化系統。

相信隨著電子技術和通信技術的不斷進步與發展，無線數傳模塊必將會得到越來越廣泛的應用■